張念　陳碧偉

摘要摘要：會(huì)話初始化協(xié)議SIP是一種應(yīng)用層控制協(xié)議，可方便地創(chuàng)建、修改和釋放多媒體會(huì)話，目前已被應(yīng)用于移動(dòng)互聯(lián)智能家居，其特點(diǎn)是易用、低成本?；诖?，利用SIP作為網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、SPI作為串口通訊接口，采用Eclipse和Android作為開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)一套支持多媒體播放，能夠與智能手機(jī)交互的梯口機(jī)系統(tǒng)。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅能夠遠(yuǎn)程獲取和管理訪客信息，而且可以隨時(shí)隨地接收社區(qū)廣播及各種推送信息，有效提高社區(qū)生活的安全性、便捷性和智能化水平。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：SIP協(xié)議；SPI接口；移動(dòng)互聯(lián)；梯口機(jī)

DOIDOI：10.11907/rjdk.162834

中圖分類號：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）005007204

0引言

梯口機(jī)，又稱門口機(jī)或?qū)χv主機(jī)，是指樓宇單元門口裝的對講系統(tǒng)。梯口機(jī)系統(tǒng)，又叫梯口機(jī)交互系統(tǒng)，用來完成梯口機(jī)（主機(jī)）與終端之間的信息交換。上世紀(jì)90年代以來，隨著國內(nèi)房地產(chǎn)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，門禁及樓宇對講系統(tǒng)快速發(fā)展，許多先進(jìn)的技術(shù)，如生物識別技術(shù)（指紋識別、虹膜識別等）逐步應(yīng)用于門禁系統(tǒng)。

近年來，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的快速發(fā)展，樓宇對講系統(tǒng)也從早期的模擬系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，尤其是智能手機(jī)的普及，利用手機(jī)端與梯口機(jī)進(jìn)行信息交互成為可能。與傳統(tǒng)梯口機(jī)終端相比，智能手機(jī)不僅攜帶方便，而且可以遠(yuǎn)距離接收梯口機(jī)發(fā)來的各種信息（如訪客信息、社區(qū)公告等），非常安全、便捷。

基于此，本文探討基于Eclipse平臺(tái)及Android技術(shù)，運(yùn)用SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)梯口機(jī)與智能手機(jī)間的通訊，設(shè)計(jì)一套具有多媒體播放功能、能夠進(jìn)行無線互聯(lián)的梯口機(jī)交互系統(tǒng)。

1基本概念

1.1SIP協(xié)議

1999年，IETF（Internet Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程任務(wù)組）提出了SIP（Session Initiation Protocol，會(huì)話初始化協(xié)議）。基于該協(xié)議，可以方便地創(chuàng)建、修改和釋放（終止）一個(gè)或多個(gè)參與者的會(huì)話。SIP協(xié)議廣泛應(yīng)用于下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN，Next Generation Network）、電路交換（CS，Circuit Switched）及IP多媒體子系統(tǒng)（IMS，IP Multimedia Subsystem）[1，2]。

SIP是一個(gè)基于文本的控制協(xié)議，工作于應(yīng)用層，借鑒HTTP協(xié)議，特別適合用來實(shí)現(xiàn)基于因特網(wǎng)的多媒體會(huì)議系統(tǒng)。SIP協(xié)議采用C/S架構(gòu)，主要通過代理服務(wù)器來完成用戶呼叫的建立過程，易于擴(kuò)展，也容易實(shí)現(xiàn)。SIP協(xié)議支持代理、定位、重定向、登記（注冊）等功能，支持移動(dòng)用戶，與RTP/RTCP、RTSP、SDP、DNS等配合，可支持和應(yīng)用于語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒業(yè)務(wù)，同時(shí)可應(yīng)用于Instant Message（即時(shí)消息，與QQ類似）等特色業(yè)務(wù)。圖1為SIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本構(gòu)成。

由圖1可以看出，SIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由5個(gè)部分組成：用戶代理（User Agent）、代理服務(wù)器（Proxy Server）、位置服務(wù)器（Location Server）、重定向服務(wù)器（Redirect Server）、登記（注冊）服務(wù)器（Registrar Server），分別描述如下：

（1）用戶代理。一個(gè)發(fā)起和終止會(huì)話的實(shí)體，包含兩個(gè)功能實(shí)體：用戶代理客戶端（UAC，User Agent Clients）和用戶代理服務(wù)端（UAS，User Agent Server）。其中，UAC為發(fā)起SIP事務(wù)請求的功能實(shí)體，UAS為接收SIP事務(wù)請求的功能實(shí)體，二者都有權(quán)終止呼叫。

（2）代理服務(wù)器。與位置服務(wù)器和重定向服務(wù)器有聯(lián)系，為其它的客戶機(jī)提供代理服務(wù)，進(jìn)行SIP消息接收與轉(zhuǎn)發(fā)功能，對SIP請求及響應(yīng)進(jìn)行路由。

（3）位置服務(wù)器。是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，用于存放終端用戶的當(dāng)前位置信息，為代理服務(wù)器或重定向服務(wù)器提供被叫用戶可能的位置信息。

（4）重定向服務(wù)器。與位置服務(wù)器有聯(lián)系，將用戶新的位置返回給呼叫方，呼叫方可根據(jù)得到的新位置重新呼叫。與代理服務(wù)器不同的是，重定向服務(wù)器不會(huì)發(fā)起對自己的呼叫；與用戶代理不同的是，重定向服務(wù)器不會(huì)主動(dòng)終止呼叫，也不接受呼叫終止。

（5）登記服務(wù)器。接受Register注冊請求，完成用戶地址的注冊，可以支持簽權(quán)功能。

1.2SPI接口

SPI （Serial Peripheral Interface，串行外圍接口）是摩托羅拉公司開發(fā)、用以實(shí)現(xiàn)微控制器（MCU，Microcontroller Unit）與外圍設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的低成本、易用接口。與標(biāo)準(zhǔn)串行接口不同，SPI是一個(gè)同步協(xié)議接口，全雙工通信，所有傳輸參照同一個(gè)共同的時(shí)鐘，該同步時(shí)鐘信號由主機(jī)產(chǎn)生[3]。

SPI有3個(gè)寄存器：控制寄存器SPCR，狀態(tài)寄存器SPSR，數(shù)據(jù)寄存器SPDR。外圍設(shè)備包括閃存、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器等。

SPI總線一般有4根，分別為：串行時(shí)鐘線SCLK、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線NSS。

在點(diǎn)對點(diǎn)通信中，SPI接口由于不需要尋址操作，顯得非常高效。本文采用SPI作為數(shù)字單元機(jī)（數(shù)字廣告單元機(jī)）與主板上MCU之間的通訊規(guī)范。

1.3Eclipse平臺(tái)及Android技術(shù)

Eclipse是著名的跨平臺(tái)自由集成開發(fā)環(huán)境（IDE），最初由IBM開發(fā)，用以替代Visual Age for Java，2001年11月貢獻(xiàn)給開源社區(qū)，現(xiàn)在由Eclipse基金會(huì)（一個(gè)非營利性軟件供應(yīng)商聯(lián)盟）管理。Eclipse最初主要用于Java語言開發(fā)，現(xiàn)在，通過安裝不同插件，Eclipse可以支持不同的計(jì)算機(jī)語言，比如Python和C++等開發(fā)工具。Eclipse本身只是一個(gè)框架平臺(tái)，但由于眾多插件都支持Eclipse，使其具有其他許多IDE所不具備的靈活性。目前，許多軟件開發(fā)商基于Eclipse架構(gòu)開發(fā)自己的IDE[4，5]。

Android是一種以Linux為核心、免費(fèi)、開放源代碼的操作系統(tǒng)，最早由Andy Rubin創(chuàng)辦，2005年被谷歌收購。Android平臺(tái)主要包括應(yīng)用程序（Application）、應(yīng)用程序框架（Application Framework）、庫（Libraries）、Android運(yùn)行時(shí)（Android Runtime）和Linux內(nèi)核（Linux Kernel）。Android最早應(yīng)用于智能手機(jī)，后來逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其它領(lǐng)域，如電視、游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等[6]。

2需求分析

仔細(xì)分析社區(qū)住戶及社區(qū)管理需求，并參考多種梯口機(jī)系統(tǒng)，提出本系統(tǒng)的兩大功能需求。分別如圖2、圖3所示。

（1）智能門禁對講。訪客可以通過梯口機(jī)終端設(shè)備的鍵盤輸入已注冊的房間號（或住戶手機(jī)號），呼叫住戶，住戶可通過手機(jī)APP接收來自梯口機(jī)終端設(shè)備的呼叫請求，7×24小時(shí)接聽門禁來電，掌握全部訪客信息，提高系統(tǒng)的便捷性和安全性，提高社區(qū)智能化水平。

（2）多媒體實(shí)時(shí)播放。社區(qū)物業(yè)可通過梯口機(jī)平臺(tái)發(fā)布物業(yè)公告、社區(qū)新聞、圖片、視頻等信息，也可播放住戶關(guān)心的民生信息，還可播放一些觀賞性廣告信息。用戶無論在家與否，均可方便接收上述信息。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1門禁對講模塊

采用SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)梯口機(jī)與終端之間的通訊，主要包括如下兩部分：

（1）SIP信息獲取及注冊。首先獲取設(shè)備參數(shù)信息，然后訪問SIP信息獲取接口，獲取相關(guān)住戶信息、通話參數(shù)、設(shè)備SIP信息。注冊前確認(rèn)SIP賬號是否更換，確認(rèn)SIP賬號是否已經(jīng)測試并登錄，若處于登錄狀態(tài)則重置SD，保存上述信息至數(shù)據(jù)庫。圖4為獲取設(shè)備SIP信息及用戶信息的流程。

（2）SIP撥號。核實(shí)輸入是否有誤，有誤則彈出“輸入有誤”的窗口并語音提示；撥號前確認(rèn)撥號模式是否為“梯口機(jī)/圍墻機(jī)”，若設(shè)備類型為“梯口機(jī)”則可以撥房號/手機(jī)號，若設(shè)備類型為圍墻機(jī)，則只可撥手機(jī)號碼。查找數(shù)據(jù)庫，若數(shù)據(jù)庫中無此用戶則給予提示，相關(guān)的SIP回調(diào)通知在這個(gè)MysipReceiver廣播中（SIP消息推送、SIP通話狀態(tài)、DTMF指令）。

3.2串口通訊模塊

串口通信模塊主要關(guān)注廣告單元機(jī)MCU與主控芯片A20之間的通訊。MCU與A20通過SPI接口進(jìn)行通訊，其中ARM為主控芯片，MCU為從芯片（接收主芯片發(fā)送來的控制信號及數(shù)據(jù)）。A20平臺(tái)硬件模塊如圖5所示。

3.3播控模塊

播控模塊由后臺(tái)控制，一旦物業(yè)管理部門推送節(jié)目，梯口機(jī)便可接到推送通知，接口聯(lián)網(wǎng)即可獲取節(jié)目清單與即時(shí)插播清單。在網(wǎng)絡(luò)正常情況下，上述資源會(huì)先行下載到梯口機(jī)本地文件目錄下；網(wǎng)絡(luò)信號不好或中斷時(shí)，則停止下載，重新聯(lián)網(wǎng)后可繼續(xù)下載。全部資源下載完成后，發(fā)送廣播信息給播放端。

播放端接收到廣播信息后，直接到梯口機(jī)本地目錄下讀取節(jié)目信息，并解析JSON數(shù)據(jù)信息，判斷節(jié)目列表是否為空，“是”則播放播放本地默認(rèn)目錄下的素材；“否”則繼續(xù)判斷素材類型（視頻or圖片），再檢測MD5校驗(yàn)碼是否正確，正確則繼續(xù)播放素材資源，每播完一個(gè)素材均要進(jìn)行一次MD5校驗(yàn)，當(dāng)出現(xiàn)MD5不正確的時(shí)候又開始播放本地默認(rèn)目錄下的素材。

還有一種情況是即時(shí)插播節(jié)目，該節(jié)目優(yōu)先級較高，一旦接收到此命令，梯口機(jī)終端便開始下載該資源，下載完成即刻播放（原來播放的節(jié)目暫時(shí)中止）。即時(shí)插播節(jié)目播完，梯口機(jī)終端又回到插播前狀態(tài)。播放流程處理如圖7所示。

3.4設(shè)置模塊

設(shè)置模塊用于完成設(shè)備信息切換、網(wǎng)絡(luò)切換、基礎(chǔ)信息查看與設(shè)置。該模塊分為基礎(chǔ)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、門禁模塊、區(qū)域管理、恢復(fù)出廠設(shè)置、重啟應(yīng)用、重啟系統(tǒng)等功能設(shè)置

設(shè)置界面的按鍵操作主要是在串口通訊的基礎(chǔ)上通過虛擬按鍵傳值并通過廣播發(fā)送動(dòng)作指令，在SettingBaseActivity活動(dòng)中接收廣播動(dòng)作，定義虛擬按鍵傳值函數(shù)以供其它Activity調(diào)用，其中，設(shè)置模塊的各個(gè)Activity都繼承SettingBaseActivity并調(diào)用定義的傳虛擬按鍵的函數(shù)來做按鍵響應(yīng)。表1為虛擬鍵值與梯口機(jī)終端按鍵的對應(yīng)關(guān)系。

4結(jié)語

經(jīng)過多輪測試，上述梯口機(jī)系統(tǒng)滿足系統(tǒng)需求，能夠?qū)崿F(xiàn)梯口機(jī)與智能手機(jī)終端的對講功能；社區(qū)管理人員可根據(jù)需要對梯口機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置；播放功能較流暢，能夠滿足社區(qū)信息自動(dòng)推送功能。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以幫助用戶通過手機(jī)直接與梯口機(jī)訪客通信，及時(shí)掌握訪客信息，既方便又安全；多媒體播放功能可以實(shí)時(shí)播放民生信息，增強(qiáng)社區(qū)服務(wù)水平；物業(yè)信息等可以通過圖片、視頻等無紙化手段推送，提高了小區(qū)智能化水平，同時(shí)減少紙張帶來的環(huán)境污染問題。綜上所述，該系統(tǒng)的使用，會(huì)大大增強(qiáng)社區(qū)管理與服務(wù)的便捷性、智慧性、規(guī)范性和安全性。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也存在一些待完善的地方，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中與WiFi連接時(shí)，有時(shí)會(huì)因?yàn)閃iFi網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定而掉線。為解決這一問題，今后可以在梯口機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接硬件、WiFi連接算法兩方面進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：陳福時(shí)）